Уявіть собі пристрій, що нагадує керований роботом клейовий пістолет, але замість клею він використовує пластик. Це, по суті, і є принцип роботи 3D-принтера. Пластикова нитка подається у друкувальну головку, де під дією тепла вона розплавляється. Головка переміщується з високою точністю у трьох вимірах, накладаючи розплавлений пластик шар за шаром на друкарську платформу. Цей процес повторюється до тих пір, поки не буде створено об’ємну деталь.
Початок – 3D-моделі
Кожен предмет, надрукований за допомогою 3D-принтера, починається зі створення його цифрової 3D-моделі. Зазвичай такі моделі розробляються у спеціалізованих CAD-програмах, призначених для роботи з тривимірними об’єктами, таких як TinkerCAD, Fusion360, або Sketchup. Цей процес відрізняється від створення 3D-моделей для кінофільмів чи відеоігор, хоча за допомогою програм для 3D-моделювання також можна створювати деталізовані фігури для друку.
Однією з переваг 3D-принтера є можливість друкувати майже будь-які форми. Деякі моделі настільки складні, що їх виготовлення традиційними методами, такими як лиття або фрезерування, є неможливим. Саме тут 3D-принтери демонструють свою перевагу. Крім того, вони застосовуються не лише для створення хитромудрих геометричних форм. Для відділів досліджень і розробок великих заводів, часто дешевше виготовити прототип з пластику, ніж переналагоджувати все виробництво для створення одиничної деталі. Такий підхід, коли створюється попередній макет для перевірки кінцевого варіанта, дозволяє заощадити час та матеріали.
Підготовка моделі до друку
Оскільки принтер не здатний безпосередньо перетворити складну тривимірну сітку у друкований об’єкт, 3D-модель необхідно розшифрувати на зрозумілі для принтера команди. Цей процес називають нарізкою, оскільки він полягає у скануванні кожного шару моделі та визначенні траєкторії руху друкувальної головки для формування кожного шару окремо. Для цього використовують спеціальне програмне забезпечення – слайсери, як наприклад CraftWare або Астропринт.
Слайсер визначає структуру “заповнення” моделі, створюючи внутрішню решітчасту структуру, що надає виробу додаткову міцність. Це одна з ключових переваг 3D-друку: можливість створювати міцні вироби з низькою щільністю завдяки стратегічно розташованим повітряним порожнинам всередині моделі, що робить її значно легшою.
Ще одна важлива функція слайсера – створення опорних елементів. Оскільки принтер не може друкувати в повітрі, необхідно створювати тимчасові опори для ділянок моделі, що виступають. Ці опори видаляються після завершення друку, але є важливими для запобігання деформації виробу.
Після обробки слайсером, дані передаються на 3D-принтер, і починається процес друку.
Час очікування
Після запуску друку стає очевидною основна проблема сучасного 3D-друку: він є досить повільним. Якщо 2D-принтер може надрукувати книгу за лічені хвилини, то більшість 3D-друків тривають кілька годин, а іноді й днів. Крім того, помилки в налаштуваннях, неточна робота слайсера або випадковий дотик до принтера можуть призвести до втрати всього надрукованого виробу.
Існують більш швидкі технології, що з’являються в цій галузі, наприклад Carbon M1, в якому використовуються лазери для формування виробу зі смоли, що дозволяє значно пришвидшити процес. Проте, такі принтери є складнішими, значно дорожчими і наразі працюють лише з пластиком.
Чи варто купувати 3D-принтер?
Якщо ви не плануєте займатись розробкою та друком деталей, то найближчим часом 3D-принтер точно не замінить ваш звичайний 2D-принтер.
Більшість споживчих 3D-принтерів працюють з пластиком, хоча існують більш спеціалізовані (та дорогі) моделі, що використовуються в промисловості, здатні друкувати з різних матеріалів. Існують навіть 3D-принтери, що можуть друкувати штучне м’ясо. Технології розвиваються дуже швидко і мають значний вплив на різні галузі. Можливо, в майбутньому ми зможемо створювати їжу за допомогою спеціальних принтерів, але поки що це більше хобі та інструмент для промислового використання.
Проте, ціни на 3D-принтери постійно знижуються, що робить їх цікавим варіантом для хобі, особливо якщо вам потрібно створювати дрібні пластикові моделі.
Автор зображень: Каца Скоканова/Shutterstock